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天然氣冷熱電三聯供系統基本原理是溫度對口、梯級利用,其原理如圖所示。首先潔凈的天然氣在燃氣發電設備內燃燒產生高溫高壓的氣體用于發電做功,產出高品位的電能,發電做功后的中溫段氣體通過余熱回收裝置回收利用,用來制冷、供暖,其后低溫段的煙氣可以通過再次換熱供生活熱水后排放。通過對能源的梯級利用使能源利用效率從常規發電系統的40%左右提高到80%左右,大量節省了一次能源。

天然氣冷熱電三聯供的特點

天然氣冷熱電三聯供系統具有節能、減排、經濟、安全、削峰填谷、促進循環經濟發展等多種不可替代的優勢。

● 提高能源綜合利用效率

天然氣冷熱電三聯供的節能不是單純的設備或工藝的節能,而是整個供能系統的節能。由于系統建在用戶現場或鄰近,減少了能源輸運過程的損失。以供電為例,大型電廠遠離用戶,通過高壓輸變電網的逐級降壓后進入配電網,再分配給低壓用戶,遠距離輸電損失一般占到總發電量的5%-10%,配電網中的電能損耗更大。分布式能源不僅避免了輸配電損失,還應用了能量梯級利用原理,先發電,再利用余熱,體現了由能量的高品位到低品位的科學用能,且使一次能源綜合利用效率和效益大幅度提高。

● 降低排放,保護環境

由于采用清潔燃料,大量減少了煙氣中溫室氣體和其它有害成分,一次能源綜合利用率的提高和當地的各種可再生能源的利用進一步起到減排效果。據測算,在滿足同樣電熱負荷條件下,天然氣分布式供能方式與傳統燃煤發電分供方式比較,CO2排放可降低約50%。近年來,脫氮及溫室氣體捕獲利用技術的發展可以使分布式供能系統滿足各種嚴格的環保標準。

● 良好的經濟性

與大型天然氣集中發電,特別是與燃煤電廠相比,天然氣冷熱電三聯供首先用天然氣生產了高價值的電力,又將余熱用于供冷供熱或工業蒸汽負荷,創造了比前者更加顯著的經濟效益。如果站在國家宏觀能源經濟的層面上,同時考慮優化能源結構,為電力和天然氣供應削峰填谷,以及增強城市電網供電安全性等方面的貢獻,天然氣冷熱電三聯供系統所帶來的附加經濟價值是可觀的。

● 提高能源供應的安全性

傳統的集中供電依賴于大電網、高電壓輸變電系統,系統中一處故障可能造成嚴重影響,也可能引起大面積的停電。近年來我國的低溫、雨雪冰凍災害和國外如美國、歐洲、東南亞地區發生的大面積停電事故,不斷提高人們對供能安全重要性的認識。分布式能源在大電網出現突發事件時可以維持當地繼續供電,減緩了地方對集中供電系統的過分依賴,還可以根據用戶負荷的特殊需求采用調節手段提高供電質量。

● 改善能源使用結構

天然氣冷熱電三聯供系統對電力與燃氣供應的削峰填谷是其重要的功能。如北京等大城市夏季多采用電制冷,冬季用燃氣鍋爐供熱,電力及燃氣供應存在很大的季節性峰谷差,以2007年以來的北京為例,采暖季天然氣耗量可占全年用氣量80%,冬夏燃氣供應量峰谷差達到8:1以上,而制冷季空調耗電占總電負荷的40%,電力峰谷差接近2:1。采用三聯供分布式能源系統,發電余熱可用于供熱和制冷,既能減小電空調造成的供電高峰,又填補了燃氣供應在夏季的低谷,緩解了各自的峰谷差,是供能需求側管理的有效手段,有利于能源供應的可持續發展。

天然氣冷熱電三聯供的特點

天然氣冷熱電三聯供分布式能源的應用非常廣泛,原則上可應用于任何有穩定電、熱(冷)負荷和天然氣氣源供應的地方,無論負荷規模的大小和當地有無公用電網。不同類型用戶的天然氣冷熱電三聯供在系統規模上有較大差異。根據系統的規??纱笾路譃闃怯钚?、區域型兩種類型。

樓宇型系統主要針對樓宇單一類型的用戶,建筑規模相對較小,系統比較簡單,用戶的用能特點和規律差異不大。這類聯供系統目前應用數量最多,建筑面積在一般在幾十萬平米以內,用戶類型包括辦公樓、商場、酒店、醫院、學校、居民樓等等。

區域型指在一定區域內多種功能建筑構成的建筑群,建筑群各組成部分的能量需求有顯著差異,不同功能建筑的負荷種類、用能規律、負荷曲線都有所不同。該類型系統規模較大總建筑面積可為幾十萬到一、二百萬平米。用戶類型包括商務區(含商場、酒店、辦公等)、金融區(金融中心、辦公等)、機場、火車站、大學城、新城(含部分住宅)、綜合社區等。

國內外天然氣冷熱電三聯供的潛在市場十分廣闊,包括居民建筑和公用建筑節能、老電廠與供熱廠的設備更新和擴容改造、具有高負荷密度的數據中心、區域供熱供冷、工業園與經濟開發區的能源中心等,應用范圍向小型化和規?;膬杉墧U展,以發揮更大的全社會的效益。我國正處在工業化和城鎮化的發展進程中,有利于同步進行區域總體規劃和分布式能源規劃,建設更多的區域型或大規模的分布式能源系統,發揮分布式能源的規模效益,為實現節能減排目標提供更有利條件。


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